Airbus Defence and Space

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Rüdiger Gerstle
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1 Airbus Defence and Space Signature technology group Behördlicher Kampf um den Luftraum- Hindernisse zivile & militärische Radare sowie Navigationsanlagen überwinden Dr.-Ing. A. Frye, Labor für Signaturtechnik öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für Hochfrequemz- und Signaturtecnik Tel Mai Airbus Defence and Space Abt. Signaturtechnik, Dr. A. Frye Airbusallee Bremen Tel / Präsentationsgliederung: 1. Einführung 2. Zielsetzung 3. Übersicht der technischen Systeme 4. Technische Kurzbeschreibung der Systeme 6. Technische Lösungsmöglichkeiten für Planer / Investoren / Projektentwicklung 7. Ausblick Mai 12,

2 1. Einführung Schwerpunktprobleme bei Windenergieanlagen in Europa WEA wirken auf das el.-magn. Ausbreitungsfeld ein, und generieren Einflüsse auf nachstehende Systeme a. Zivile und militärische Flugsicherungsradarsysteme ( 2 D- Systeme ) d. Navigationsysteme der Flugsicherungen Beispiel: 2-D- Radaranlage der Flugsicherung Beispiel: DVOR - Navigationsanlage b. Radarsysteme der Wetterdienste ( Wetterradar ) c. Radarsystem zur Luftverteidigung ( 3 D- Systeme) e. Radarsysteme der Wasser- und Schifffahrtsämter / Hafenbehörden Mai 12, Zielsetzung Zielsetzung der Präsentation für Projektentwickler / Genehmiger / Juristen ist die Ø Klassifizierung der Systeme Ø Bewertung von Schutzzonen und Richtungskorridoren Ø Bewertung der betroffenen Höhen Ø Bewertung der Wechselwirkung von Planungsgebieten Ø Einordnung der konkreten Gefahr Ø Nachweisbarkeit ( Messungen ) und Vergleichbarkeit Mai 12,

3 3. Übersicht der technischen Systeme 2 D- Radarsysteme der Flugsicherungen Radarsysteme der Wetterdienste..dienen der Organisation und Verkehrsdarstellung und Überwachung im Luftraum eines reflektierenden bewegten Objektes in der Umgebung (ca. 100 km)...dienen der Messung von u.a.regenmengen und Scherwinden auf der Grundlage reflektierender Partikel ( wie z.b. Wassertropfen ) in der Umgebung (ca. 125 km) Radarsysteme der Luftverteidigung (3-D) Navigationssysteme der Flugsicherung dienen der Verkehrs- und Lagedarstellung im Luftraum eines reflektierenden bewegten Objektes bei großen Distanzen (über 350 km) unterstützen die Positionsbestimmung des Piloten ( vergleichbar einen Leuchturm in der Seefahrt) Radarsysteme der Wasser- und Schiffahrtsämter dienen der Organisation und Verkehrsdarstellung und Überwachung auf Wasserflächen eines reflektierenden bewegten Objektes in der Umgebung (Radare am Ufer und auf Schiffen) Mai 12, Technische Kurzbeschreibung der Systeme 2 D- Radarsysteme der Flugsicherungen Durch die Messung von Richtung und Distanz eines reflektierenden bewegten Objektes erfolgt die Lagedarstellung. Eine Höheninformation liegt nicht vor. WEA mit bewegten Rotoren werden wie ortsfeste LFZ dargestellt und Überblenden reale LFZ in Ihrer Umgebung: Radarsysteme der Wetterdienste Radar Sendesignal Echosignal Regen Durch die Messung von z.b. der Form der Regentropfen in Richtung,Distanz und Höhe erfolgt die Bestimmung von Regenmengen. WEA mit bewegten Rotoren werden wie ortsfeste LFZ dargestellt und Überblenden reale Regenwolken in Ihrer Umgebung, weiter werden jeseits liegende Raumwinkel verschattet: & 6 3

4 4. Technische Kurzbeschreibung der Systeme Radarsysteme der Luftverteidigung (3-D) Durch die Messung von Richtung; Distanz und Höhe eine bewegten reflektierenden bewegten Objektes erfolgt die Positionsdarstellung. WEA mit ihren statischen Anteilen verschatten die Raumbereiche jenseits der WEA: Navigationssysteme der Flugsicherung Das Signal wird im LFZ ausgewertet zur Positionsbestimmung. WEA mit ihren statischen Anteilen beeinflussen durch Reflexionen/ Verschattung die Signale jenseits der WEA DVOR - Navigationsanlage Radarsysteme der Wasser- und Schiffahrtsämter (bzgl. WEA nicht oder kaum praxisrelevant in Deutschland, ausgenommen Offshore) Mai 12, D- Radarsysteme der Flugsicherungen (A) WEA mit bewegten Rotoren werden wie ortsfeste LFZ dargestellt und Überblenden reale LFZ in Ihrer Umgebung (Störzone) Bespiel für eine WP- Erweiterung: (Bisherige Störzone:rot / Planung:grün) Beispiel eines kritischen Flugweges Mai 12,

5 2 D- Radarsysteme der Flugsicherungen (B) Beweis zu b (reproduzierbar) WEA mit bewegten Rotoren werden wie ortsfeste LFZ dargestellt und Überblenden reale LFZ in Ihrer Umgebung (Störzone) a. Bewertung der Störhäufigkeit einer WEA: b. Bewertung der zeitlichen Dauer des LFZ- Verlustes c. Bewertung der Wahrscheinlichkeit, das ein LFZ diesen Flufpfad nutzt Beweis zu a ( WEA individuell /reproduzierbar) Bildkomposite vom Radarschirm als Langzeitaufnahme und Luftbild => Punkt C ist konkret zu hinterfragen Foto von Radarschirm Mai 12, Radarsysteme der Wetterdienste Durch die Messung von z.b. der Form der Regentropfen erfolgt die Bestimmung von Regenmengen. WEA mit bewegten Rotoren werden wie ortsfeste LFZ dargestellt und Überblenden reale Regenwolken in Ihrer Umgebung, weiter werden jeseits liegende Raumwinkel verschattet. Beweis zu a und b (reproduzierbar) a. Bewertung der Erfassung der WEA. b. Bewertung der räumlichen Ausdehnung des Informationsverlustes c. Bewertung der Bedeutung von b d. Bewertung der Verschattung Beweis zu a, b und d (reproduzierbar) Quelle: EADS /DWD Punkt C ist konkret zu hinterfragen, bzgl. der Hauptwindrichtung, der Ausdehung sowie benachbarten Vorbelastung sowie der Bedeutung Quelle: EADS/DWD Mai 12,

6 Radarsysteme der Luftverteidigung (3-D) Durch die Messung von Richtung; Distanz ; Höhenwinkel eine bewegten reflektierenden bewegten Objektes erfolgt die Positionsdarstellung. WEA mit ihren statischen Anteilen verschatten die Raumbereich jenseits der WEA. a. Bewertung der Feldstärkenminderung durch WEA: b. Bewertung der Intensität der Minderung durch die Qualität der Information, z.b. Pd geringer als 90%! (Die Pd ist ein Maß für die Erfassungssicherheit. Unter 90% sind die Daten nicht vertrauenswürdig.) Beweis zu a und b (reproduzierbar) Verschattung im Nahbereich durch einzelne WEA Verschattung im Weiteren Distanzbereich durch mehrere WEA bis zu 40 km Mai 12, Navigationssysteme der Flugsicherung Das Signal wird im LFZ ausgewertet zur Positionsbestimmung. WEA mit ihren statischen Anteilen beeinflussen durch Reflexionen/ Verschattung die Signale jenseits der WEA a. Bewertung des Winkelfehler durch eine WEA. b. Bewertung der räumlichen Auswirkung des Winkelfehlers Beweis nur allgemein möglich Meßtechnischer Nachweis des Winkelfehlers in 20 NM Distanz Kreisflugvermessung in z.b. 20 NM Quelle: DFS Beweis zu a kann die Einflüsse von Objekten und der Topografie nicht trennen Beweis zu a ist in der Regel nicht reprodizierbar Beweis zu b ist technisch möglich, wurde bisher noch nicht erbracht Mai 12,

7 6. Technische Lösungsmöglichkeiten für Planer / Investoren / Projektentwicklung 2 D- Radarsysteme der Flugsicherungen Lösungsansatz: Ø WEA- Layout Ø WEA- Nabenhöhen Ø verschiedenen Rotorblätter ( vgl. RQS) Ø unterschiedliche Rotordrehzahl Ø Anordnung zu Bestandsanlagen Ø Kleine Planungsfreiheiten behalten, um auf techn. Anforderungen reagieren zu können Mai 12, Technische Lösungsmöglichkeiten für Planer / Investoren / Projektentwicklung Radarsysteme der Wetterdienste Lösungsansatz: Ø Bewertung der zeitlichen Abtastung gegenüber: -verschiedene Nabenhöhen -verschiedenen Rotorblätter ( bzw. RQS) -unterschiedlichen Drehzahlen Ø WEA Layout Ø Kleine Planungsfreiheiten behalten, um auf techn. Anforderungen reagieren zu können Quelle: DWD Mai 12,

8 6. Technische Lösungsmöglichkeiten für Planer / Investoren / Projektentwicklung Radarsysteme der Luftverteidigung (3-D) Lösungsansatz: Ø WEA- Layout Ø Anordnung zu Bestandsanlagen Ø WEA Nabenhöhen Ø Radiale Anordnung von WEA Ø Radiale Anordnung von verschiedenen WP Ø Kleine Planungsfreiheiten behalten, um auf techn. Anforderungen reagieren zu können Mai 12, Technische Lösungsmöglichkeiten für Planer / Investoren / Projektentwicklung Navigationssysteme der Flugsicherung Empfehlung: Systematische Flugvermessungen zusammen mit elektromagnetischen Analysen können zeigen: Ø Reproduzierbarkeit der Messergebnisse Ø Einfluß der Topografie Ø Einfluß von statischen Objekten Ø Einfluß von dynamischen Objekten wie WEA Ø Ursache der bisher schlechten Vermessungsergebnisse Ø Vergleich dieser Einflüsse Hauptpropblem: WEA werden als Ursache vermutet WEA- Einflüsse sind gemäß bisherigen theoretischer Analysen sehr schwach, und werden von topografischen Einflüssen überlagert Ein konkreter meßtechnischer Nachweis ist einzufordern, o.g. Punkte sind in einzelnen durch numerische Analysen und Messungen beweisbar Mai 12,

9 Signaturtechnik Bremen, COEAP3, Dr. A. Frye Tel / Thank you / Vielen Dank Die Weitergabe sowie Vervielfältigung dieser Unterlage ist nicht gestattet, soweit nicht ausdrücklich zugestanden. Zuwiderhandlungen verpflichten zu Schadensersatz. Insbesondere die Veröffentlichung in öffentlich zugänglichen Medien setzt eine explizite schriftliche Zustimmung durch EADS voraus. Alle Rechte für den Fall der Patenterteilung oder Gebrauchsmuster Eintragung vorbehalten. Quellenangabe: Alle genutzten Darstellungen sind durch EADS, bzw. den Bearbeiter erzeugt worden sofern ekien abweichenden HInweisen gegeben sind.. Bei Luftaufnahmen wird teilweise auf Google Earth Abbildungen zurückgegriffen. Mai 12,

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